반도체 입문

통상적으로 반도체는 system 반도체와 memory 반도체로 양분된다. 이들은 각각 반도체 시장에서 약 70%, 30% 정도의 규모를 지닌다. 국내에 있는 삼성전자, SK 하이닉스는 memory 반도체를 주력으로 다루는 기업이다.
먼저 System 반도체는 연산작업을 담당하는 반도체로, 중앙 처리 장치인 CPU, 그래픽 처리 장치인 GPU, 디스플레이 드라이버 IC인 DDI, 이미지 센서인 CIS 등이 있다. Memory 반도체는 저장 메모리를 담당하며, 데이터를 임시로 저장하는 휘발성인 RAM과 데이터를 영구적으로 저장하는 비휘발성인 ROM으로 나뉜다. RAM은 데이터를 저장하기 위해 refresh를 주기적으로 해야 하는 D RAM, refresh가 필요 없는 S RAM으로 나뉘며, ROM은 플래시 중 고용량 저장이 가능한 NOR 플래시와 데이터 처리가 빠른 NAND 플래시 등이 있다.
반도체의 8대 공정에 대해 간단히 알아보도록 하겠다. 8대 공정은 웨이퍼 제조 – 산화 공정 – 포토 공정 – 식각 공정 - 증착&이온주입 공정 – 금속 배선 공정 – EDS - 패키징 순서대로 진행된다. 웨이퍼 제조는 Si 잉곳(원기둥 형태)을 절단해 웨이퍼를 만드는 과정으로. 웨이퍼는 반도체 소자를 형성하기 위한 기본 재료로, 시작 단계다. 산화 공정은 Wafer 표면에 반도체 소자의 절연층, mask 역할을 하는 부도체인 SiO2를 만드는 공정이다. 포토 공정은 웨이퍼에 회로를 그리는 공정으로 photoresist(감광액)를 Wafer 표면에 도포해 빛을 이용해 패턴을 만드는 공정이다. 식각 공정은 포토 공정에서 형성된 패턴을 따라 산화막을 깎아내 원하는 패턴을 형성하는 공정이다. 증착 공정은 회로 간의 구분과 보호를 하는 박막을 만드는 공정이고 이온 주입 공정은 반도체에 dopant를 doping해 전기적인 특성을 제어하는 공정이다. 금속 배선 공정은 포토, 식각, 증착&이온주입을 통해 소자들이 만들어지는데 소자의 동작을 위한 전기 신호를 목적으로 금속 선을 배선하는 공정이다. EDS 공정은 Electrical Die Sorting으로 전기적 특성 검사를 통해 품질이 spec in 했는지 test를 진행해 확인하는 공정이다. 패키징은 외부환경으로 보호하도록 포장하고, 전기적으로 연결할 수 있는 배선을 만들어주는 공정이다.